Chọn đến phần học sinh cần nhanh chóng thông qua mục lục bằng cách click đến phần đó
Câu hỏi mở đầu trang 74
Đề bài: Công nghệ sinh học đã được ứng dụng như thế nào trong phòng, trị bệnh vật nuôi? Ý nghĩa của việc ứng dụng công nghệ sinh học trong phòng, trị bệnh cho vật nuôi là gì?
Lời giải:
a) Ứng dụng công nghệ sinh học trong phòng, trị bệnh vật nuôi:
- Sản xuất vaccine DNA tái tổ hợp để phòng bệnh cho vật nuôi.
- Phát hiện sớm virus gây bệnh ở vật nuôi (như H5N1) bằng kĩ thuật PCR.
b) Ý nghĩa:
- Sản xuất được vaccine an toàn, hiệu quả cao, có thể sản xuất nhanh trên quy mô lớn.
- Phát hiện sớm bệnh → ngăn ngừa dịch bùng phát.
- Giảm thiệt hại kinh tế cho người chăn nuôi.
- Góp phần bảo vệ sức khỏe con người và môi trường.
I. Ứng dụng công nghệ sinh học trong sản xuất vaccine phòng bệnh cho vật nuôi
1. Ứng dụng công nghệ sinh học trong sản xuất vaccine DNA tái tổ hợp
Câu hỏi Khám phá trang 75
Đề bài: Quan sát sơ đồ Hình 15.1, mô tả các bước trong quy trình sản xuất vaccine DNA tái tổ hợp.
Lời giải:
Quy trình sản xuất vaccine DNA tái tổ hợp gồm các bước sau:
Bước 1: Xác định virus hoặc vi khuẩn gây bệnh.
Bước 2: Tách DNA chứa gene mã hóa kháng nguyên từ virus, vi khuẩn gây bệnh.
Bước 3: Sử dụng enzyme cắt để tách được gene mã hóa kháng nguyên ra khỏi DNA.
Bước 4: Đồng thời, dùng enzyme cắt để mở vòng plasmid.
Bước 5: Nối gene mã hóa kháng nguyên với plasmid → tạo ra DNA tái tổ hợp.
Bước 6: Từ DNA tái tổ hợp → sản xuất ra vaccine DNA.
Bước 7: Tiêm vaccine DNA cho vật nuôi để phòng bệnh.
2. Ưu điểm của vaccine DNA tái tổ hợp
Câu hỏi Khám phá trang 75
Đề bài: Nêu một số ưu điểm của vaccine DNA tái tổ hợp.
Lời giải:
Vaccine DNA tái tổ hợp có các ưu điểm nổi bật:
- Độ an toàn cao: vaccine chỉ mang thông tin di truyền cần thiết để tạo ra protein của virus/vi khuẩn, không tạo ra toàn bộ mầm bệnh → không gây nguy hiểm cho vật nuôi.
- Bảo vệ vật nuôi tốt hơn: kích hoạt được tất cả các thành phần của hệ thống miễn dịch.
- Quy trình sản xuất đơn giản, ít tốn kém hơn so với vaccine truyền thống.
- Có thể sản xuất trên quy mô lớn, đáp ứng nhu cầu chăn nuôi công nghiệp.
- Đáp ứng nhanh với biến thể hoặc virus mới: các nhà khoa học có thể tổng hợp các đoạn DNA nhân tạo bằng quy trình hóa học → tạo vaccine nhanh chóng khi có dịch mới xuất hiện.
II. Ứng dụng công nghệ sinh học trong phát hiện sớm virus gây bệnh ở vật nuôi
Câu hỏi Khám phá trang 76
Đề bài: Quan sát Hình 15.3 và mô tả quy trình phát hiện sớm virus H5N1 gây bệnh cúm ở gia cầm.
Lời giải:
Quy trình phát hiện sớm virus H5N1 gây bệnh cúm ở gia cầm gồm 5 bước:
Bước 1: Lấy mẫu bệnh phẩm từ gia cầm nghi ngờ nhiễm bệnh (dịch mũi, dịch họng, phân,…).
Bước 2: Tách chiết RNA tổng số từ mẫu bệnh phẩm.
Bước 3: Tổng hợp cDNA từ RNA (bằng quá trình phiên mã ngược).
Bước 4: Khuếch đại cDNA bằng phản ứng PCR để tăng số lượng đoạn DNA đủ lớn để phân tích.
Bước 5: Điện di kiểm tra sản phẩm PCR trên gel agarose → nếu có vạch băng tương ứng (khoảng 422 bp) → xác định gia cầm có nhiễm virus H5N1.
→ Ý nghĩa: Quy trình này giúp phát hiện virus ngay khi mới xâm nhập vào cơ thể (trước khi virus nhân lên đủ lớn gây bệnh), giúp kiểm soát dịch bệnh sớm và hiệu quả.
Kết nối năng lực trang 76
Đề bài: Sử dụng internet, sách, báo,… để tìm hiểu thêm một số ứng dụng của công nghệ sinh học trong chẩn đoán bệnh ở vật nuôi.
Lời giải:
Một số ứng dụng của công nghệ sinh học trong chẩn đoán bệnh ở vật nuôi:
| Kĩ thuật | Nguyên lí | Ứng dụng chẩn đoán |
|---|---|---|
| Kĩ thuật PCR | Khuếch đại một đoạn DNA đặc hiệu của virus/vi khuẩn để phát hiện | Chẩn đoán cúm gia cầm H5N1, dịch tả lợn châu Phi, lở mồm long móng, tai xanh |
| Real-time PCR | PCR kết hợp với đo huỳnh quang → định lượng chính xác lượng virus | Định lượng virus, chẩn đoán chính xác và nhanh |
| Kĩ thuật ELISA | Phát hiện kháng nguyên/kháng thể trong máu vật nuôi bằng phản ứng kháng nguyên – kháng thể | Chẩn đoán bệnh Newcastle, tụ huyết trùng, dịch tả lợn |
| Giải trình tự gene (sequencing) | Xác định trình tự nucleotide của virus | Xác định chủng, nhánh virus (H5N1 Re-6, Re-8,…) để chọn vaccine phù hợp |
| Kĩ thuật lai DNA (hybridization) | Sử dụng đoạn DNA đánh dấu để phát hiện DNA tương ứng của mầm bệnh | Chẩn đoán vi khuẩn, kí sinh trùng |
| Test nhanh (Rapid test) | Sử dụng que thử tẩm kháng thể để phát hiện kháng nguyên trong mẫu | Chẩn đoán nhanh ngay tại trại nuôi (dịch tả lợn châu Phi, cúm gia cầm,…) |
| Công nghệ CRISPR-Cas | Sử dụng hệ thống CRISPR nhận diện DNA/RNA đặc hiệu | Chẩn đoán nhanh, chính xác các bệnh do virus |
Ưu điểm chung:
- Chính xác cao, phát hiện được cả khi lượng mầm bệnh rất ít.
- Nhanh chóng (một số kĩ thuật cho kết quả trong vài giờ).
- Phát hiện sớm ngay khi virus mới xâm nhập.
Luyện tập
Luyện tập trang 76
Câu 1: Mô tả các bước sản xuất vaccine phòng bệnh cho vật nuôi bằng công nghệ sinh học.
Lời giải:
Các bước sản xuất vaccine DNA tái tổ hợp bằng công nghệ sinh học:
- Xác định virus/vi khuẩn gây bệnh cần sản xuất vaccine.
- Tách DNA chứa gene mã hóa kháng nguyên từ virus/vi khuẩn đó.
- Cắt gene mã hóa kháng nguyên ra khỏi DNA bằng enzyme cắt.
- Mở vòng plasmid bằng cùng loại enzyme cắt.
- Nối gene mã hóa kháng nguyên vào plasmid → tạo DNA tái tổ hợp.
- Từ DNA tái tổ hợp → sản xuất vaccine DNA.
- Tiêm vaccine cho vật nuôi để tạo miễn dịch.
→ Nguyên lí hoạt động: Vaccine DNA đưa gene mã hóa kháng nguyên vào cơ thể vật nuôi → cơ thể tổng hợp protein kháng nguyên → kích hoạt hệ miễn dịch tạo kháng thể để chống lại mầm bệnh.
Câu 2: Trình bày các bước phát hiện sớm virus gây bệnh ở vật nuôi nhờ ứng dụng công nghệ sinh học.
Lời giải:
Các bước phát hiện sớm virus gây bệnh ở vật nuôi:
- Lấy mẫu bệnh phẩm từ vật nuôi (dịch mũi, dịch họng, máu, phân,…).
- Tách chiết RNA tổng số từ mẫu bệnh phẩm.
- Tổng hợp cDNA từ RNA thông qua quá trình phiên mã ngược.
- Khuếch đại cDNA bằng phản ứng PCR để tăng số lượng đoạn DNA cần phân tích.
- Điện di kiểm tra sản phẩm PCR trên gel agarose → xác định có/không có virus gây bệnh.
→ Ý nghĩa: Phát hiện virus ngay từ giai đoạn ủ bệnh (khoảng 2–3 ngày sau khi xâm nhập), trước khi virus nhân lên đủ lớn để gây bệnh và lây lan → giúp can thiệp kịp thời, hạn chế bùng phát dịch.
Vận dụng
Vận dụng trang 76
Đề bài: Em hãy tìm hiểu các loại vaccine đang được sử dụng trong chăn nuôi ở gia đình, địa phương em. Nêu ưu, nhược điểm khi sử dụng các loại vaccine đó.
Lời giải:
a) Các loại vaccine đang được sử dụng ở gia đình, địa phương:
| Vật nuôi | Loại vaccine phổ biến |
|---|---|
| Gà, vịt, ngan | Vaccine Newcastle (gà rù), vaccine cúm gia cầm H5N1 (Navet-Vifluvac), vaccine Gumboro, vaccine tụ huyết trùng gia cầm, vaccine đậu gà |
| Lợn | Vaccine dịch tả lợn cổ điển, vaccine tai xanh (Ingelvac PRRS, Navet), vaccine lở mồm long móng, vaccine tụ huyết trùng lợn, vaccine phó thương hàn |
| Trâu, bò | Vaccine lở mồm long móng, vaccine tụ huyết trùng trâu bò, vaccine viêm da nổi cục |
| Chó, mèo | Vaccine dại, vaccine 5 trong 1, 7 trong 1 (Care, Parvo, Lepto,…) |
b) Ưu điểm khi sử dụng vaccine:
- Phòng bệnh chủ động, hiệu quả cao: giúp vật nuôi tạo kháng thể trước khi tiếp xúc với mầm bệnh.
- Giảm tỉ lệ mắc bệnh và tỉ lệ chết trong đàn.
- Giảm chi phí điều trị, tránh thiệt hại kinh tế do dịch bệnh.
- Bảo vệ sức khỏe con người: phòng các bệnh có thể lây từ vật nuôi sang người (cúm gia cầm, dại).
- Đảm bảo sản phẩm chăn nuôi an toàn cho người tiêu dùng.
- Nhiều loại vaccine giá thành hợp lí, dễ tiếp cận với hộ chăn nuôi.
c) Nhược điểm khi sử dụng vaccine:
- Bảo quản khó khăn: phần lớn vaccine cần bảo quản lạnh (2–8°C), nếu bảo quản sai sẽ mất tác dụng.
- Thời gian tạo miễn dịch: cần 7–14 ngày sau khi tiêm mới có tác dụng bảo vệ.
- Cần tiêm nhắc lại định kì → tốn công sức, chi phí.
- Có thể gây phản ứng phụ ở một số vật nuôi (sốt nhẹ, sưng nơi tiêm, sốc phản vệ hiếm gặp).
- Chỉ có tác dụng với đúng chủng virus/vi khuẩn trong vaccine → nếu xuất hiện chủng mới, biến thể mới → vaccine cũ có thể giảm hiệu quả.
- Không có tác dụng với vật nuôi đã mắc bệnh hoặc đang ủ bệnh.
- Một số loại vaccine truyền thống có thể gây nguy hiểm cho vật nuôi yếu.
→ Kết luận: Việc sử dụng vaccine là biện pháp phòng bệnh quan trọng và hiệu quả nhất. Người chăn nuôi cần tuân thủ đúng lịch tiêm, đúng loại vaccine, đúng cách bảo quản để đạt hiệu quả cao nhất.
ThS. Hồ Thị Thư
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Công Nghệ THPT
Trình độ: Cử nhân Sư phạm Công nghệ, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 10+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Hoàng Hoa Thám